CN106122946A - 一种双旋流平焰烧嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双旋流平焰烧嘴，包括中心风管、煤气管、主空气管与烧嘴本体，烧嘴本体上设有燃烧通道，中心风管、煤气管及主空气管由内至外依次同轴设置，烧嘴本体设置在主空气管的出风口处且燃烧通道与主空气管出风口同轴连通；煤气管与主空气管内位于出风口处对应设有煤气旋流器与主空气旋流器，煤气旋流器设置在中心风管与煤气管之间，主空气旋流器设置在煤气管与主空气管之间；中心风管出风口与主空气管出风口均位于煤气管出口前方；该结构可使气流较好地贴壁展开燃烧，形成稳定的火盘，提高了烧嘴的调节比，尤其在烧嘴负荷较小时，仍然能够形成平火焰，并且在空燃比失调工况下能够正常运行，提高了平焰烧嘴的可调节性、适用性以及可靠性。

Description

一种双旋流平焰烧嘴
技术领域
本发明属于烧嘴领域，具体涉及一种在烧嘴能力波动较大和空燃比失调的情况下，能够形成稳定火盘的煤气双旋流平火焰燃烧装置。
背景技术
平焰烧嘴是工业加热炉上一个非常重要的供热装备，传统的平焰烧嘴利用旋转空气的离心作用和附壁效应使火焰贴附于炉壁，形成以烧嘴出口中心为圆心向四周展开的圆盘状火焰。平焰烧嘴具有以下优点，提高炉壁的温度均匀性和辐射传热能力，在轧钢加热炉上应用可降低炉膛高度，改善炉压分布，缩小炉膛空闲区，减少炉墙散热面积，因而节约燃料。
传统的平焰烧嘴在额定能力下能够较好地形成平火焰，但调节比较小。在实际生产过程中，实际供热能力需要根据被加热工件的温度要求来调整，烧嘴的实际能力往往处在较大范围内波动；在热负荷较小时，传统的平焰烧嘴很难形成平火焰以满足生产需求，急需进一步改进。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双旋流平焰烧嘴，该烧嘴能够有效提高热负荷调节比，尤其在低热负荷工况下能实现平焰燃烧，并具有较好的火焰稳定性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双旋流平焰烧嘴，包括中心风管、煤气管、主空气管与烧嘴本体，所述烧嘴本体上设有燃烧通道，所述中心风管、煤气管及主空气管由内至外依次同轴设置，所述烧嘴本体设置在主空气管的出风口处且燃烧通道与主空气管出风口同轴连通；所述煤气管与主空气管内位于出风口处对应设有煤气旋流器与主空气旋流器，所述煤气旋流器设置在中心风管与煤气管之间，所述主空气旋流器设置在煤气管与主空气管之间；所述中心风管出风口与主空气管出风口均位于煤气管出口前方。
进一步，所述中心风管出风口端头处套装有中心风喷头，所述中心风喷头为圆台结构且圆台侧面上均匀分布有若干个中心风喷孔。
进一步，所述中心风喷孔轴线垂直于圆台侧面。
进一步，所述中心风喷孔轴线与中心风管轴线间的夹角为30°～90°，且中心风喷孔数量≥3个。
进一步，在中心风管轴向方向上，所述主空气管出风口端面位于煤气管出口端面与中心 风喷孔之间。
进一步，所述煤气管内位于出口处还设有内导引板，所述内导引板设置在中心风管与煤气旋流器之间。
进一步，所述主空气管内位于出风口处还设有收口管，所述主空气旋流器设置在收口管内壁与煤气管外壁之间。
进一步，所述煤气旋流器与主空气旋流器中所对应的煤气旋流片与主空气旋流片的旋流方向和旋流角度均相同，两旋流片旋流角度均为30～80°。
进一步，所述主空气旋流片的中径D2与煤气旋流片的中径D1之比为1.5～3。
进一步，所述燃烧通道包括与主空气管出风口相连接的直管段及位于直管段后方的弧形段，所述主空气旋流片中径D2与燃烧通道直管段内径D3之比为0.6～0.9，直管段长度L3与直管段内径D3之比为0.5～2。
本发明的有益效果在于：(1)增大了烧嘴调节比，在供热负荷波动较大的工况下，尤其是小能力下，能够形成稳定的平火焰；(2)火焰附壁效果优于传统平焰烧嘴，火焰较薄且温度分布均匀；(3)烧嘴在空燃比失调时仍然能够正常运行；(4)火焰稳定性好，相比于现有平焰烧嘴，扩展了平焰烧嘴的使用范围，增强了烧嘴应对实际生产中各种复杂工况的能力，使得单个及综合性能都有较大提升，产品的可调节性、适用性和可靠性较高。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为烧嘴出口端部结构示意图；
图3为中心风喷头结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图所示，本发明中的双旋流平焰烧嘴，包括中心风管1、煤气管2、主空气管3与烧嘴本体4，所述烧嘴本体4上设有燃烧通道，所述中心风管1、煤气管2及主空气管3由内至外依次同轴设置，所述烧嘴本体4设置在主空气管3的出风口处且燃烧通道与主空气管3出风口同轴连通；所述煤气管2与主空气管3内位于出风口处对应设有煤气旋流器5与主空气旋流器6，所述煤气旋流器5设置在中心风管1与煤气管2之间，所述主空气旋流器6设置在 煤气管2与主空气管3之间；所述中心风管1出风口与主空气管3出风口均位于煤气管2出口前方。
本实施例中，中心风管1外是煤气管2，煤气管2外是主空气管3，中心风从中心风管1进入烧嘴本体4，中心风管1出风口端头处套装有中心风喷头7且中心风喷头7伸入到煤气旋流器5和主空气旋流器6的前方。中心风通过中心风喷头7以一定角度喷入燃烧通道，此处的中心风量占空气总流量的5％～15％；煤气通过煤气管2进入燃烧通道，煤气旋流器5设置在煤气管2的出口端头处，煤气旋流器5内部有煤气旋流片，煤气通过煤气旋流器5后以一定的轴向和切向速度进入燃烧通道内，5％～15％的煤气与中心风喷头7喷出的空气点燃燃烧，剩余的煤气进入燃烧通道后，在切向速度的作用下沿燃烧通道壁面展开燃烧；主空气进入主空气管3，通过设置在主空气管3出风口端头处的主空气旋流器6进入燃烧通道，主空气旋流器6内部有主空气旋流片，主空气在主空气旋流片的作用下以一定切向速度进入燃烧通道并贴壁展开燃烧。此处的中心风能够保证点火功能和火焰稳定性，从而提高平火焰质量。
本实施例中的中心风喷头7为圆台结构且圆台侧面上均匀分布有三个中心风喷孔71，各中心风喷孔71轴线垂直于圆台侧面，且中心风喷孔轴线与中心风管轴线间的夹角为60°，通过控制中心风喷出角度及喷出风量，能够在热负荷较小时形成平火焰以满足生产需求。当然，根据其实际情况，中心风喷孔轴线与中心风管轴线间的夹角α可在30°～90°之间调整。
本实施例中，在中心风管1轴向方向上，所述主空气管3出风口端面位于煤气管2出口端面与中心风喷孔之间。具体的，中心风喷孔71在最前方，主空气出口在中心风喷孔71与煤气出口之间，通过煤气和主空气的两级旋流，增强了空、煤气在切向方向上的动量，使气流能够较好地贴壁展开燃烧，形成稳定的火盘，尤其在烧嘴负荷较小时，仍能形成平火焰。
本实施例中，所述煤气管2内位于出口处还设有内导引板8，所述内导引板8设置在中心风管1与煤气旋流器之间，此处的内导引板8利于输出煤气形成环形。
本实施例中，所述主空气管3内位于出风口处还设有收口管9，所述主空气旋流器6设置在收口管9内壁与煤气管2外壁之间，收口管9减小了主空气管3的出口口径，进一步增强了空气的输出动力，可靠保证了输出的主空气形成环形。
本实施例中，所述煤气旋流器5与主空气旋流器6中所对应的煤气旋流片与主空气旋流片的旋流方向和旋流角度均相同，两旋流片旋流角度均为30～80°，可保证煤气与空气以最佳的贴壁效果展开燃烧。
作为上述方案的进一步改进，所述燃烧通道包括与主空气管3出风口相连接的直管段91及位于直管段91后方的弧形段92，该通道结构能保证喷出的空、煤气在通道内混合并贴壁 展开燃烧，提高了火焰稳定性。本实施例中，主空气旋流片的中径D2与煤气旋流片的中径D1之比为1.5～3，所述主空气旋流片中径D2与燃烧通道直管段内径D3之比为0.6～0.9，直管段长度L3与直管段内径D3之比为0.5～2。在中心风管1轴线方向上，煤气管2出口端面与主空气管3出风口端面间距离为L1，煤气管2出口端面与中心风喷孔71间的距离为L2，控制L2>L1，通过控制各部分间的尺寸匹配关系，可使气流能够较好地贴壁展开燃烧，形成稳定的火盘，提高了烧嘴的调节比，尤其在烧嘴负荷较小时，仍然能够形成平火焰，并且在空气过量或煤气过量的空燃比失调工况下能够正常运行，中心风管1保证点火和火焰稳定性，使其能够适应现场各种复杂工况，提高了平焰烧嘴的可调节性、适用性以及可靠性。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种双旋流平焰烧嘴，其特征在于：包括中心风管、煤气管、主空气管与烧嘴本体，所述烧嘴本体上设有燃烧通道，所述中心风管、煤气管及主空气管由内至外依次同轴设置，所述烧嘴本体设置在主空气管的出风口处且燃烧通道与主空气管出风口同轴连通；所述煤气管与主空气管内位于出风口处对应设有煤气旋流器与主空气旋流器，所述煤气旋流器设置在中心风管与煤气管之间，所述主空气旋流器设置在煤气管与主空气管之间；所述中心风管出风口与主空气管出风口均位于煤气管出口前方。
2.根据权利要求1所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：所述中心风管出风口端头处套装有中心风喷头，所述中心风喷头为圆台结构且圆台侧面上均匀分布有若干个中心风喷孔。
3.根据权利要求2所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：所述中心风喷孔轴线垂直于圆台侧面。
4.根据权利要求3所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：所述中心风喷孔轴线与中心风管轴线间的夹角为30°～90°，且中心风喷孔数量≥3个。
5.根据权利要求4所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：在中心风管轴向方向上，所述主空气管出风口端面位于煤气管出口端面与中心风喷孔之间。
6.根据权利要求1～5任一项所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：所述煤气管内位于出口处还设有内导引板，所述内导引板设置在中心风管与煤气旋流器之间。
7.根据权利要求6所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：所述主空气管内位于出风口处还设有收口管，所述主空气旋流器设置在收口管内壁与煤气管外壁之间。
8.根据权利要求7所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：所述煤气旋流器与主空气旋流器中所对应的煤气旋流片与主空气旋流片的旋流方向和旋流角度均相同，两旋流片旋流角度均为30～80°。
9.根据权利要求8所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：所述主空气旋流片的中径D2与煤气旋流片的中径D1之比为1.5～3。
10.根据权利要求9所述的双旋流平焰烧嘴，其特征在于：所述燃烧通道包括与主空气管出风口相连接的直管段及位于直管段后方的弧形段，所述主空气旋流片中径D2与燃烧通道直管段内径D3之比为0.6～0.9，直管段长度L3与直管段内径D3之比为0.5～2。
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